同温度及曲率NaK-BASE管内Na+和K+迁移数值模拟

doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2016.05.013

山东科学 ›› 2016, Vol. 29 ›› Issue (5): 76-80.doi: 10.3976/j.issn.1002-4026.2016.05.013

同温度及曲率NaK-BASE管内Na+和K+迁移数值模拟

管宁，刘志刚*，姜桂林，张承武，吕明明

山东省科学院流动与强化传热重点实验室，山东省科学院能源研究所，山东济南 250014

收稿日期:2016-07-25 出版日期:2016-10-20 发布日期:2016-10-20
作者简介:管宁（1983—），女，博士，研究方向为动力工程及工程热物理。
基金资助:
国家自然科学基金（51306107）；山东省科技发展计划（2014GGX104008）；山东省优秀中青年科学家科研奖励基金（BS2014NJ013）

Transport numerical simulation of Na+ and K+ in NaKBASE tube with different temperatures and tortuosity

GUAN Ning,LIU Zhigang*, JIANG Guilin, ZHANG Chengwu,L Mingming

Key Lab for Flow & Enhanced Heat of Shandong Academy of Sciences, Energy Research Institute, Shandong Academy of Sciences, Jinan 250014, China

Received:2016-07-25 Online:2016-10-20 Published:2016-10-20

摘要/Abstract

摘要：

本文以NaK-AMTEC的BASE管内的Na+和K+迁移为研究对象，建立了NaK-BASE管显微结构的分形模型，采用微观Poisson-Nernst-Planck多离子运移模型模拟了Na+和K+在BASE管中的迁移，考察了不同温度下NaKBASE管内离子的迁移过程。研究结果表明，NaK-BASE管内的阳离子迁移浓度和表面电荷密度与BASE管的温度直接相关；温度的升高会使BASE管内阳离子浓度峰值有所减小，可通过增加BASE管曲率来提高该峰值。BASE管内的表面电荷密度随着温度的升高逐渐增大，且不同温度表面电荷密度之差随着曲率的增加逐渐增大。

关键词: 温度, 电荷密度, 碱金属热电转换器, BASE管, 离子浓度

Abstract:

We established a fractal model for the microstructure of NaK-BASE tube with the transport of Na+ and K+ in NaK-BASE tube as a subject. We simulated the transport of Na+ and K+ in NaK-BASE tube with PoissonNernstPlanck multiions transport model. We also investigated ion transport process in NaK-BASE tube with different temperatures. Results show that cation transport concentration and surface charge density of Na+ and K+ have direct relationship with the temperature of NaK-BASE tube. Peak value of cation concentration in NaK-BASE tube will decrease with the increase of BASE tube temperature. Peak value of Na+ and K+ can be enhanced by the increase of NaK-BASE tube tortuosity. Moreover, surface charge density of Na+ and K+ in BASE tube gradually increases with the increase of temperature. Discrepancy of surface charge density gradually increases with the increase of tortuosity.

Key words: surface charge density, alumina solid electrolyte tube, cation concentration, alkali metal thermoelectric converter, beta", temperature

中图分类号:

TK124

管宁，刘志刚，姜桂林，张承武，吕明明. 同温度及曲率NaK-BASE管内Na+和K+迁移数值模拟[J]. 山东科学, 2016, 29(5): 76-80.

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同温度及曲率NaK-BASE管内Na+和K+迁移数值模拟

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